董国富
, 刘广明, 崔国宏, 李亚男, 苑仁国, 刘亚东
中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司
Dong Guofu, Liu Guangming, Cui Guohong, Li Yanan, Yuan Renguo, Liu Yadong
中图分类号: TE132.1
文献标识码: A
收稿日期: 2018-10-25
网络出版日期: 2018-12-25
版权声明: 2018 《录井工程》杂志社 《录井工程》杂志社 所有
作者简介:
作者简介：董国富 1985年生,2009年毕业于大庆石油学院勘查技术与工程专业,现在中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司从事地质录井工作。通信地址:300459 天津市滨海新区海川路2121号海洋石油大厦C座615。电话:(022)66502147。E-mail:donggf@cnooc.com.cn
展开
摘要
锦州N构造馆陶组底部发育的厚层致密砂砾岩被称为底砾岩,底砾岩段是构造范围内的对比标志层,具备横向分布广泛及可钻性较差的特点,因此底砾岩的识别对井场地质及钻井作业具有重要意义。底砾岩段上覆岩性为厚层含砾砂岩,下伏岩性为厚层泥岩,传统方法识别底砾岩的顶界面及底界面精度低,严重影响作业质量。通过分析锦州N构造已钻井的工程及地质资料,进而将扭矩方差分析法、气测钻时作积分析法等录井方法以及电阻率值对比识别法、自然伽马数值法及中子密度交会分析等测井方法综合应用于锦州N构造5口井底砾岩段的识别,底砾岩顶界面及底界面卡取精度较传统做法均有大幅提高,对油田高效开发具有重要意义。
关键词：
Abstract
The thick tight glutenite developed at the bottom of Guantao formation in Jinzhou N structure is called basal conglomerate. The basal conglomerate is a marker bed in the tectonic range, which has the characteristics of wide lateral distribution and poor drillability. Therefore, the identification of basal conglomerate is of great significance to well site geology and drilling operation. The overlying lithology of the basal conglomerate section is thick conglomeratic sandstone and the underlying lithology is thick mudstone. The traditional methods for identifying the top and bottom interfaces of basal conglomerate had low accuracy, and seriously affected the working quality. Based on the analysis of engineering and geological data of historical wells in Jinzhou N structure, mud logging methods such as torque variance analysis, analysis of gas logging curve after dealing with the product of drilling time and total hydrocarbon, and well logging methods such as resistivity comparison identification method, natural gamma ray numerical method and neutron density intersection analysis are comprehensively applied to identify basal conglomerate sections of 5 wells in Jinzhou N structure. Compared with the traditional methods, the accuracy of determining the top and bottom interfaces of basal conglomerate has been greatly improved, which is of great significance to the efficient development of oilfields.
Keywords：
锦州N构造位于渤海辽东湾海域,在其馆陶组底部发育的一套厚层致密砂砾岩被称为底砾岩。馆陶组属于新生界新近系中新统地层,研究认为自新近系以来,渤海湾地区发生区域性坳陷,发育了以冲击平原和河流为主的一套碎屑岩沉积[1]。馆陶组沉积属于辫状河道局部浅湖相沉积[2],底砾岩属于心滩或边滩沉积,锦州N构造底砾岩粒度较粗,岩屑颜色较杂,发育稳定,厚度较大。根据地质作业录取的岩屑资料,砾石存在磨圆,但泥质含量很少,基本可以确定馆陶组底砾岩是河流相背景下沉积而成的砂岩与砾岩混合堆积的岩石[3]。对锦州N构造已获得的地质及钻井资料进行统计分析,底砾岩埋深为海拔-1 000~-1 200 m,厚度为45~90 m,其上覆地层为馆陶组巨厚层含砾砂岩,下伏地层为东营组泥岩。底砾岩在构造范围内分布十分广泛,地震界面清晰,是地层对比的重要标志层。在岩性上具有分选差、成熟度低、胶结致密的特点,钻井过程中底砾岩表现为较差的可钻性,平均机械钻速为2 m/h,平均钻进时间为25 h。由于钻头损耗较大,钻遇底砾岩需及时调整钻井参数保护钻头,钻穿底砾岩后需起钻更换为对东营组泥岩适应性更好的钻头以提高钻速,准确识别底砾岩对地层对比及提高钻井作业时效具有十分重要的作用[4]。
常规的馆陶组底砾岩井场识别包括岩屑观察识别法和钻时特征识别法。由于受到岩屑细小、钻头磨损及井眼环境复杂等因素的影响,这两种方法在底砾岩的识别精度和准确率上均不能满足井场高效作业需求。为此提出应用扭矩方差分析法和气测钻时作积分析法对锦州N构造的底砾岩进行识别。
钻进过程中,扭矩值受地层岩性、钻压、钻具组合、井身结构及轨迹的影响,扭矩值变化可作为地层岩性变化的考量因素之一。
对锦州N构造5口井含砾砂岩、底砾岩及泥岩的平均扭矩值进行统计分析可知,各岩性的平均扭矩值无明显差异。但从计算扭矩值的方差分析,底砾岩平均方差分别是含砾砂岩的3.4倍及泥岩的22.9倍(表1)。扭矩值高方差是底砾岩区别于含砾砂岩及泥岩的一个明显特征,应用扭矩方差分析法能够较好识别馆陶组底砾岩。
表1 含砾砂岩、底砾岩及泥岩的扭矩平均值、扭矩方差统计
| 井名 | 含砾砂岩 | 底砾岩 | 泥岩 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 扭矩/(kN·m) | 方差 | 扭矩/(kN·m) | 方差 | 扭矩/(kN·m) | 方差 | |||
| M 5H | 18.62 | 0.96 | 16.14 | 3.32 | 13.98 | 0.13 | ||
| M 22H | 21.33 | 0.75 | 22.23 | 1.55 | 20.69 | 0.15 | ||
| M 23H | 23.12 | 0.56 | 20.19 | 1.87 | 17.00 | 0.09 | ||
| M 18H | 15.60 | 0.23 | 16.56 | 2.63 | 13.31 | 0.06 | ||
| M 27H | 20.30 | 0.89 | 19.63 | 2.31 | 16.89 | 0.08 | ||
气测录井是直接对钻井液中所携带的气体组分和全烃进行分析的一种录井方法[5]。尝试寻找含砾砂岩、底砾岩及泥岩在气测全烃数据(Tg)的变化规律,对锦州N构造5口井钻时气测数据的平均值进行统计,结果见表2。
表2 锦州N构造5口井平均钻时气测数据
| 井名 | 底砾岩钻时/ (min·m-1) | 含砾砂岩钻时/ (min·m-1) | 泥岩钻时/ (min·m-1) | 底砾岩Tg/ % | 含砾砂岩Tg/ % | 泥岩Tg/ % |
|---|---|---|---|---|---|---|
| M 5H | 4.48 | 0.63 | 1.06 | 0.17 | 0.08 | 0.39 |
| M 22H | 6.64 | 0.96 | 2.78 | 0.01 | 0.02 | 0.23 |
| M 23H | 5.06 | 1.61 | 2.25 | 0.09 | 0.07 | 0.30 |
| M 18H | 7.77 | 1.87 | 1.80 | 0.03 | 0.03 | 0.21 |
| M 27H | 4.74 | 1.32 | 2.41 | 0.16 | 0.04 | 0.29 |
含砾砂岩的Tg变化范围为0.02%~0.08%,底砾岩的Tg变化范围为0.01%~0.17%,泥岩的Tg变化范围为0.21%~0.39%,可见泥岩Tg明显高于含砾砂岩及底砾岩,底砾岩与含砾砂岩Tg界限模糊(图1)。
为了进一步通过气测数据区分含砾砂岩与底砾岩,考虑钻时对气测数据的影响,将钻时与Tg值作积处理得到图2,可见二者具有明显界限。
综上所述,常规气测数据可区分底砾岩与泥岩,通过对钻时和Tg值作积处理后的气测曲线可区分含砾砂岩和底砾岩,该方法可以作为识别判断砂砾岩、底砾岩及泥岩的有效辅助手段。
测井也称地球物理测井或石油测井,是利用岩层的电化学特性、导电特性、声学特性、放射性等地球物理特性,测量地球物理参数的方法[6]。锦州N构造取得的测井资料包括电阻率系列、自然伽马及中子密度曲线。为了找到底砾岩测井曲线的响应特征,从电阻率值对比、自然伽马数值分析及中子密度交会分析3个方面进行研究。
电阻率测井反映地层电阻率大小,电阻率是判断地层流体性质的重要参数,同时也能反映地层岩性变化。电阻率测井曲线包括微侧向、浅侧向及深侧向测井曲线,由于深侧向电阻率最能真实反映地层特征,选用该参数进行电阻率测井对比分析。
由图3可以看出,锦州N构造含砾砂岩电阻率为3.3~5.5 Ω·m,馆陶组底砾岩电阻率为6.3~8.2 Ω·m,泥岩电阻率为2.1~3.0 Ω·m,电阻率值在纵向呈现先增后降变化趋势。利用电阻率值对比识别法可以准确区分含砾砂岩、底砾岩及泥岩。
自然伽马测井是反映地层天然放射性的一种测井方法,在测井类型中属于岩性测井,对识别地层岩性具有重要的参考意义。
从图4可知,含砾砂岩及底砾岩自然伽马测量值为50~90 API,由于含砾砂岩及底砾岩中不均匀分布火成岩块,自然伽马曲线形态不规律变化,泥岩自然伽马测量值为70~110 API,自然伽马曲线形态平稳。综上所述,通过自然伽马测量值及曲线形态无法有效区分含砾砂岩与底砾岩界面,可依据自然伽马曲线形态大致确定底砾岩与下伏泥岩界面,但因存在较大误差,需要结合其他方法综合判断。
中子测井是用中子探测器直接测量地层中的热中子和超热中子密度,记录孔隙度随深度变化的曲线,是重要的岩性及孔隙度测井方法之一。密度测井利用人工放射性物质产生的射线探测地层的体积密度,是确定岩性和岩石密度的重要测井方法。通过中子测井及密度测井组合分析能比较准确地划分岩性和确定地层孔隙度。尝试将锦州N构造4口井的含砾砂岩、底砾岩及泥岩的中子密度测量平均值进行统计分析,并应用中子值及密度值建立了底砾岩、含砾砂岩、泥岩的散点图(图5)。
通常底砾岩中子值为15~30 pu,密度值在2.30 g/cm3以上,呈现高密度、低孔隙度特点,具有致密砂岩特征;含砾砂岩和泥岩的密度测量值在2~2.15 g/cm3,属于同一区间,但中子测量值具有明显差异性,含砾砂岩中子测量值为30~40 pu,泥岩中子值在40~50 pu之间。综上所述,利用底砾岩的高密度、低孔隙度的致密砂岩特性及泥岩与含砾砂岩的中子测量值差异特征,可有效区分含砾砂岩、底砾岩及泥岩3种岩性。
根据含砾砂岩、底砾岩及泥岩在电阻率、自然伽马、中子及密度测井的响应特征建立测井综合评价表(表3)。在此基础上综合应用电阻率值对比识别法、自然伽马数值法及中子密度交会分析法,对含砾砂岩、底砾岩及泥岩识别具有较高的精度。
表3 锦州N构造岩性测井综合评价表
| 岩性 | 测井曲线响应特征 | |||
|---|---|---|---|---|
| 电阻率/ (Ω·m) | 自然伽马/ API | 中子值/ pu | 密度/ (g·cm-3) | |
| 含砾砂岩 | 3.3~5.5 | 50~90 | 30~40 | 2~2.15 |
| 底砾岩 | 6.3~8.2 | 50~90 | 15~30 | >2.30 |
| 泥岩 | 2.1~3.0 | 70~110 | 40~50 | 2~2.15 |
录井识别方法所用的钻时、气测及扭矩原始数据是钻进过程中的第一手资料,利用扭矩方差分析法和气测钻时作积分析法能够在第一时间识别馆陶组底砾岩,为地层对比分析和工程作业及时提供决策依据;测井识别方法所用的电阻率、自然伽马及中子密度原始测井数据受到测井仪器零长和测井方式的影响具有滞后性,利用电阻率值对比识别法、自然伽马数值法及中子密度交会分析法识别馆陶组底砾岩实效性较差。将录井、测井识别方法综合应用,既能满足高效地质工程作业需求,又能提高识别准确率和精度。
从表4可以看出,在5口井应用常规方法识别锦州N构造馆陶组底砾岩段顶、底界面,录井及测井的平均误差为16.5 m。另外5口井应用录井方法中的扭矩方差分析法和钻时气测作积分析法及测井方法中的电阻率值对比识别法、自然伽马数值法及中子密度交会分析法对锦州N构造馆陶组底砾岩段顶、底界面进行识别,录井及测井的平均误差为0.9 m。这表明该方法的应用,大幅提高了锦州N构造馆陶组底砾岩段的识别精度。
表4 锦州N构造录井、测井底砾岩段识别误差分析 m
| 应用情况 | 井名 | 录井顶深/底深 | 测井顶深/底深 | 误差 |
|---|---|---|---|---|
| JZ-N 1 | 1 215/1 352 | 1 206/1 336 | +9/+16 | |
| JZ-N 2 | 1 215/1 329 | 1 208/1 328 | +7/+1 | |
| 应用前 | JZ-N 3 | 1 421/1 612 | 1 435/1 552 | -14/+60 |
| JZ-N 4 | 1 669/1 760 | 1 662/1 788 | +7/-28 | |
| JZ-N 5 | 1 235/1 350 | 1 220/1 342 | +15/+8 | |
| JZ-N 6 | 1 110/1 182 | 1 110/1 181 | 0/+1 | |
| JZ-N 7 | 1 410/1 543 | 1 411/1 543 | -1/0 | |
| 应用后 | JZ-N 8 | 1 255/1 342 | 1 253/1 341 | +2/+1 |
| JZ-N 9 | 1 207/1 327 | 1 207/1 325 | 0/+2 | |
| JZ-N 10 | 1 272/1 323 | 1 270/1 323 | +2/0 |
(1)采用录井方法中的扭矩方差分析法和气测钻时作积分析法可以有效识别锦州N构造馆陶组的底砾岩段,相对传统方法具有识别快速、精度高的特点。
(2)通过锦州N构造含砾砂岩、底砾岩及泥岩测井综合评价表可以在一定程度上实现对本构造底砾岩段顶、底界面量化评价。
(3)综合应用扭矩方差分析法和气测钻时作积分析法等录井方法及电阻率值对比识别法、自然伽马数值法及中子密度交会分析法等测井方法,既能满足高效地质工程作业需求,又能提高识别准确率和精度。
The authors have declared that no competing interests exist.
| [1] |
|
| [2] |
|
| [3] |
|
| [4] |
|
| [5] |
利用气测录井简易参数法判别油、气、水层 [J]. |
| [6] |
|
/
| 〈 |
|
〉 |
